铜合金带材车间毕业论文-正文

江西理工大学生届本科毕业设计（论文）1第一章车间设计总论（铜带材）11车间设计的一般概论本设计是为了拟建一个年产量为2万吨的铜合金带材车间，主要内容包括生产工艺、设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。本设计主要生产普通黄铜带材，并且根据不同产品的牌号、状态具体制定不同的生产工艺流程，合理的选择工艺设备，并对车间劳动组织、供水和排水、供气、供电、运输、采暖、通风、厂房建筑等进行统筹安排和优化设计。12可行性研究随着中国经济进入新一轮投资、出口、消费的高速增长周期，汽车、建筑、通讯产品等进入消费热潮，涉及铜带材的产品种类越来越多，主要包括水箱用黄铜带、电缆带、接插件用高档铜带、框架材料、变压器铜带等。其中普通黄铜带材是需求量最大的品种，广泛应用于五金、装饰、机械、电子、电器、厨卫等行业。随着中国经济的持续快速的增长，人民生活水平不断地提高，消费观念有了很大的改变，黄铜因其美丽的色泽，优良的性能深受人们的青睐，使传统的五金、装饰行业对普通黄铜带的需求量大为增加。另一方面，随着电子、电器行业的快速发展带动了以黄铜带为基材的接插件材料需求的快速增长。据有关部门预测，到2010年，我国黄铜带材的需求量将达658万吨。从我国黄铜带材的市场情况来看，建立一个生产黄铜带材的车间是可行的。13设计的指导思想131车间设计的依据在进行车间设计之前，应从技术经济部分取得设计任务，而设计任务是有关部门根据国家计划经过充分讨论订出指定的。其基本内容有1车间的生产规模，生产品种；2车间的生产方案；3建厂地址，厂区范围和资源情况，水文地质，原材料、燃料、动力、供水以及供电等供应情况，还有运输情况等；江西理工大学生届本科毕业设计（论文）24要求达到的经济效益和技术水平；5投资以及劳动定员的控制数字；6环保情况。本设计车间生产规模为年产量2万吨，所生产的产品为普通黄铜带材。设计过程中，对各生产方案进行比较选择，选择了一个符合本设计产品的生产方案；而且综合考虑了水文地质，原材料、燃料、动力、供水、供电、运输等情况，将厂址选在安徽芜湖。132设计工作的原则1遵守国家的法律，法规，贯彻执行国家的经济建设方针与改革，提高经济效益与社会效益，为社会主义现代化服务。2全局出发，服从国家或地区对产品的需要3从实际出发，服从国家或地区对产品的确定设计标准，对生产工艺，主要设备和主题工程设计要做到先进，合理，可靠。对非生产性的建设，应坚持适用，经济，在可能的条件下注意主观。4注意综合利用与环境保护，造福人民5节约能源6合理使用劳动力7节约建厂用地，应尽量利用荒地，劣地，少占耕地。总平面图的布置凑合理8立足于自力更生14车间概况本着以上的设计指导思想，本车间由两个主要生产区及其辅助生产区组成。车间总长度220M，宽75M，总面积为14490M2，总人数274人，项目总投资2310819万元，车间生产总成本10222976万元，年平均销售额11549441万元，年总利润580242万元,投资回收期为56年。具体叙述如下。141热轧区、冷轧区热轧区和冷轧区的主要任务是提供满足性能要求的板坯和将原始板坯轧制至适合的厚度，主要设备有步进式加热炉、热轧机、冷轧机。辅助设备有铣面机组、剪切机等。142精整区精整区的主要任务是和对板带材矫直及检测、切边、成品检验等。使处理过的产品具有符合所要求的外形尺寸和组织性能。主要设备有矫直机组、剪切江西理工大学生届本科毕业设计（论文）3机组、退火炉等设备。143辅助生产区辅助生产区的主要任务是为主要生产区提供辅助性的服务，保证生产的顺利进行。如原料堆放区、成品堆放区、中间产品堆放区、废料堆放区、主电室、机修车间、计算机控制室、磨辊车间、金属打包车间等。15厂址选择一般来讲，铜板带加工厂有两种厂址选择方案，一为靠近原材料厂，二为靠近消费市场。把加工厂建在靠近消费市场的地方，有利于开拓市场和提高服务质量，但对带材加工厂，其用户会遍及全国各地，因此把工厂建在某个消费相对集中的地区，必然会存在原料和成品的运输问题。而厂址靠近原材料厂，其经济利益是显而易见的。一些不利因素可以通过加强管理，在热点地区建立销售中心等方式弥补。其优点主要有1不需要长途运输铜锭，可节省运输成本200元/吨左右。2可得到一个较低的运行成本、仅电费就可节省150450元/吨；3避免了治炼厂成品和铜加工的库存。4可减少板带加工厂的铜锭供销人员和费用。本设计选择第一种方案，即在原料厂附近建厂。我国主要产铜大省有江西、安徽、洛阳等。但是如果将这些产铜大省优劣加以比较的话，安徽铜工业发展的前景是显而易见的。据国内有关专家介绍，中国加入WTO以后，很难与国外，特别是与澳大利亚的铜工业相抗衡。安徽芜湖距离南京不到100公里，是全国的铁路和水路交通的枢纽，而且该地人力资源丰富。故安徽发展铜工业优势十分明显。从以上分析可见，在安徽芜湖建厂是比较符合要求的。16设计任务本次车间设计在对安徽楚江精诚铜业有限公司及广州铜材厂的相关工艺和设备进行调研之后，新建一个年产2万吨铜合金带材的生产车间。其中包括如下任务。1技术任务1）确定产品品种、规格、质量标准及年产量。2）确定产品的生产方案及生产工艺过程，选取主要设备确定其必要的数量。3）选择与计算辅助设备。江西理工大学生届本科毕业设计（论文）44）计算完成年计划产量所需的原料，材料及动力消耗。5）提出动力、运输、照明、采暖、通风、供水、排水等各项设计要求。6）计算车间所需面积，车间内主要设备与辅助设备的布置。7）确定厂房形式和主要尺寸，画出车间平面布置图，提出安全环保等措施。2组织任务确定车间的生产劳动组织，确定职工人数及编制，制定劳动定额等。3经济任务计算及制订基本建设投资额，生产预算，计划单位产品成本和综合技术经济指标。江西理工大学生届本科毕业设计（论文）5第二章车间工艺设计21生产方案的选择211产品方案的编制产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。编制产品方案应遵循以下原则1国民经济发展对产品的要求根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况，既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。2产品的平衡考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。3建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。根据市场调研及上述原则，本设计中所确定的产品方案如表21所示。212计算产品的选取车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有数十种、数百种以上。但是，在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品。选择计算要注意以下几点1有代表性这些计算产品从车间总体来说，在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面必须具有代表性。2通过所有的工序指所选的计算产品要通过各工序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有计算产品综合来看的。3所选的计算产品要与实际相接近。4计算产品要留一定的调整余量。根据产品方案和计算产品的选取原则，本设计计算产品如表22所示。江西理工大学生届本科毕业设计（论文）6表21产品方案表规格MM品种牌号状态厚度宽度参考标准0050230002049600普通黄铜带H62H65H68MY2YT05201000水箱主片和水室用黄铜片H65H68MT0712100600H90Y0051530125灯饰、制锁等制件用黄铜带H62Y20122030125散热器冷却管黄铜带H70H90YY20101820300H62YY201010100300电容器专用黄铜带H62H65Y0100808028001505020300钟表用黄铜带H65H68Y、Y2T、M050120100600GB/T20592000表22计算产品表序号合金牌号产品规格状态年产量T技术标准用途1H62043315M5600GB/T20592000装饰、服辅等用黄铜带2H6215210Y22400GB/T20592000灯饰、制锁等制件3H6508206Y8400GB/T20592000钟表用黄铜带4H65018198M3600GB/T20592000电器等用黄铜带213产品及技术标准1板带箔带材与板材的区别主要是宽度和长度。一般把宽度在600MM以下，长度大江西理工大学生届本科毕业设计（论文）7于6000MM的称之为带材，而宽度范围在6003000MM、长度小于6000MM的谓之为板材。但这只是个大体范围，并没有严格的界限。带材按厚度也常说薄带和厚度。带材的厚度通常为00520MM，大于12MM的为厚带，厚度小于005MM的为箔。2产品标准与技术要求对产品的牌号、规格、表面质量以及组织性能等方面的要求统称为产品的技术要求。产品标准可以分为国家标准（GB）、冶金工业部标准（YB）、企业标准（QB）等。产品标准一般包括以下内容。1规格标准规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有供使用参考的有关参数等。2性能标准规定产品的化学成分、物理机械性能、热处理性能、晶粒度、抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊性能要求等。3试验标准规定做实验时的取样部位、试样形状和尺寸、实验条件以及试验方法等。4交货标准规定产品交货、验收时的包装、标志方法及部位等。本设计中技术标准是GB/T20592000，外形尺寸标准是GB/T177931999。3计算产品的有关性质和用途1合金的化学成分本设计中材料的成分严格参照GB/T20592000，各计算产品的化学成分如表23所示。表23加工黄铜的化学成分牌号CUFEPBSBBIPZN杂质总量H6260563501500800050002001余量05H65635680100300050002001余量032合金的性能和用途各计算产品的物理性能、化学性能、用途如表24、25所示。表24计算产品的物理性能计算产品牌号物理性能H62H65液相点，906936固相点，899906密度，G/CM3843847江西理工大学生届本科毕业设计（论文）8热导率，W/（MK）1088611974电阻率，106M00710069表25计算产品的化学性能、用途计算产品牌号、状态H62H65化学性能硬态软态硬态软态抗拉强度，104MPA600330700320屈服点S110500/弹性极限E4208045070疲劳强度N145120135120伸长率349448步氏硬度16456/断面收缩率60/弹性模量，104MPA10105特性、用途具有很高的强度；塑性好，切削加工性好，易焊接，耐蚀性好，可用于制夹线板、环形件、垫圈等有足够的机械性能和加工性能，可用于制各种小五金件、机器部件等214生产方案的选择所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品质量及技术经济指标的要求，考虑当时当地的具体条件、找出合理的生产方案。生产方案的选择与设备的选择密切相关，二者应同时加以考虑，确定生产方案时主要考虑以下几点1金属与合金的品种、规格、状态及质量要求。品种和规格不同，所采用的生产方案就不同，那么设计的车间就有很大的差别。2年产量的大小。产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。3投资、建设速度、机械化与自动化程度、劳动条件、工人与管理人员的数量以及将来的发展。主要考虑经济效果，采用那种方案合理，适合建厂原则，江西理工大学生届本科毕业设计（论文）9在设计时可比照一个厂，特别是比较成熟的工艺。板带材常用的生产方案按轧制方式可分为块式法和带式法。按铸锭的开坯方式分，有热轧法和冷轧法。1块式法块式法一种老式的生产方法。它是将锭坯经过热轧或冷轧，再剪切成一定长度的板坯，直至冷轧出成品的方法。其特点是设备简单，投资少，操作方便，灵活性大，调整容易；其缺点是生产效率低，劳动强度大，中间退火次数多，生产周期长，耗能大，金属工艺损失大，成品率低，产品品质不易控制。可以在产量小、品种多、建设周期短的中、小型工厂中采用的。2带式法带式法一种近代的大生产方式，它是将锭坯经过热轧开坯，卷取成卷进行冷轧，最后剪切成板或分切成带的生产方法。特点是采用大铸锭，进行高速轧制，易于连续化、机械化的大生产，劳动生产效率高，单位产品能耗少，可采用高度自动化控制产品品质好，劳动强度小，生产条件好；缺点是设备复杂，一次性投资大，建设周期长，灵活性差。适合于产量大、规格大，品质要求高的生产，是大型工厂所采用的生产方法，虽然投资大、建设周期长。特别是由于技术的高度进步，坯料和带材可以通过焊接，卷重可达2吨以上。带式法正向连续化、自动化、大型化、高精度化发展。带式法生产主要采用二辊或四辊可逆式轧机、多机架连轧机进行成卷的轧制。近年来许多国家还采用了行星轧机、摆式轧机、多辊轧机等生产带材、箔材。而为了控制板形，70年代初相继开发了各种新轧机与新技术，其辊系结构、辊形及调节方式各有特色，主要采用的是移辊技术、对辊交叉等技术，这新轧机主要有HC轧机、CVC轧机、UPC轧机、PC轧机、FFC轧机等。在中厚板生产中，为了提高成材率，开发了平面形状控制法。为了提高产品精度，开发了极薄带异步轧制技术。3热轧法它是除了锡锌铅青铜、高铅黄铜等极少数品种外，都要经过热轧工艺过程。对于热轧状态的产品，都是由热轧直接轧制而成的。热轧方法是铸坯加热后进行轧制的生产方法，它充分利用了金属的高温塑性和低变形抗力，采用大压下率来提高生产率，达到高效、节能的目的。但热轧生产的产品尺寸偏差大，表面品质差、性能不易控制。所以，热轧法生产多用来生产板或带坯，以及精度要求不高的产品。4冷轧法它是采用较小尺寸的锭坯或热轧板坯，在锭坯不加热的情况下，进行轧制的一种方法。它是用于不能在热状态下成形的合金，以及各种硬状态、软状态、热处理状态的产品，都要经过冷轧。虽然冷轧加工率小、中间需要多次退火，生产率不如热轧高的缺点，但仍然是现在生产中被广泛采用的主要方法。江西理工大学生届本科毕业设计（论文）10通过生产方案的比较与选择，以及本设计的要求，本车间工艺采用带式法热轧供坯冷轧的生产方案。22生产工艺流程所谓生产工艺流程就是把产品的生产工艺按次序排列起来。每种产品都要根据合金的特性、品种、类型以及技术条件的要求，合理的选择生产方法和工序，以确保生产出品质合格的产品。确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一项重要工作，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。制定生产流程总的原则是节能、高效、保质、污染少和经济。1充分利用合金的塑性，尽可能地是整个流程连续化，尽可能地减少中间退火及酸洗工序，轧制道次少，生产周期短，劳动生产效率高。2产品品质满足技术条件要求，产品率高，生产成本低。3结合具体设备条件，各工序合理安排，设备负荷均衡，既保证设备安全运转，又能充分发挥设备潜力。4劳动条件好，对人身无害、对周围环境污染少或无污染。1生产工艺流程图本设计中采用的生产工艺流程图如图21所示。2计算产品的生产工艺流程将各计算产品的生产工艺流程归结如下，见表26所示。从表中可以看出，不同状态的铜合金，其工艺规程也不同。根据供货状态的不同，所经的工序有所区别。M状态的产品最后要进行成品退火，而Y状态的产品则不需要。23工艺叙述231供锭1锭坯的尺寸锭坯的尺寸应考虑产品的品种、规格，考虑生产规模、设备条件和铸造方法等因素，选择锭坯的尺寸要综合考虑，因为增加锭坯的厚度，可以减少整个工序的辅助时间，提高设备发利用率；锭坯越厚几何废料和工艺损失越少，锭坯尺寸越大就越有利于连续化的生产。但是过厚的锭坯会带来严重的偏析，以及铸造和轧制上的困难，但是现在连续化生产的锭坯已经不受这个限制。铸锭的宽度主要由成品宽度确定，一般考虑轧制时的宽展量和切边量，然后去成品宽度的整数倍作为铸锭的宽度。铸锭宽度可用下式计算江西理工大学生届本科毕业设计（论文）11BNBBB式中B成品宽度，MM；N成品宽度的倍数；B总切边量，MM；B热轧宽展量，MM；根据计算产品的规格，本设计所选铸锭尺寸如表27所示。MYY2锭坯加热热轧铣面粗轧剪切酸洗退火中轧退火酸洗精轧退火酸洗剪切江西理工大学生届本科毕业设计（论文）12图21生产工艺流程图表26计算产品的生产工艺流程表27铸锭尺寸规格产品牌号、规格铸锭规格（长宽厚），MMH620433151800305110H62152101800200110H65082061800193110流程号合金牌号H62H62H65H65产品规格04331515210080206018198工序供货状态MY2YM1熔铸2铣面3加热4热轧5铣面6粗轧7剪切8退火9酸洗10中轧11退火12酸洗13精轧14退火15酸洗16矫直剪切17验收18包装19入库检验包装入库江西理工大学生届本科毕业设计（论文）13H6501819818001861102锭坯的质量要求通常对轧制用的锭坯品质提出如下要求并严格检查锭坯的化学成分及宏观组织应符合标准的规定；尺寸及偏差应满足工艺的要求，以防止因厚度偏差过大而影响轧制过程中的品质；严格检查表面品质，不但要求表面无缺陷，还要保证表面铣削刀痕不超出规定，以及修理合格；要求铸锭内部没有缩孔、气孔、夹杂、偏析及裂纹等缺陷。232热轧热轧是指金属及合金在再结晶温度以上的轧制过程。一般金属热轧时温度较高，但室温下产生再结晶的铅、镉和锡等，室温轧制也属热轧。热轧的特点如（1）能显著地降低能耗，所以凡能热轧开坯的金属都采用热轧。（2）改善了金属及合金的加工性能。因为热轧将铸造状态的粗大晶粒破碎，显微裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷。所以热轧能把低塑性铸态组织转变为塑性较高的变形组织，改善了加工性能。（3）热轧可采用大铸锭、大压下量轧制。这不仅提高了生产率，而且为提高轧制速度，实现轧制过程连续化及自动化创造了条件。但是，热轧产品的尺寸难以控制，精度较差；热轧难以控制产品所需几学性能，强度指标较低，而且性能波动范围大；高温下金属氧化等原因，产品表面质量不高。因此，有色金属板带材生产中，热轧绝大部分只是为冷轧提供坯料。1热轧温度热轧温度包括热轧开轧温度和终轧温度。（1）开轧温度合金的状态图是确定热轧温度范围最基本的依据。理论上热轧开轧温度取合金熔点温度的085090左右，但应考虑低熔点相的影响。热轧温度过高，容易出现晶粒粗大，或晶间低熔点相的熔化，导致加热时铸锭过热或过烧，热轧时开裂或轧碎。塑性图在一定程度上反映了金属的高温塑性情况，它是确定热轧温度范围的主要依据。根据塑性图可以选择塑性最高、强度最小的热轧温度范围。（2）终轧温度塑性图不能反映热轧终了金属的组织与性能。当热轧产品组织性能有一定要求时，必须根据第二类再结晶图确定终轧温度。终轧温度要保证产品所要求的性能和晶粒度。温度过高晶粒粗大，不能满足性能要求，而继续冷轧会产生轧件表面桔皮和麻点等缺陷，当冷轧加工率较小时，还难以消除。终轧温度过低引起加工硬化，能耗增加，再结晶不完全导致晶粒大小不均江西理工大学生届本科毕业设计（论文）14及性能不合。终轧温度还取决于相变温度，在相变温度以下，将有第二相析出，其影响由第2相的性质决定。一般会造成组织不均，降低合金塑性，造成裂纹以致开裂，终轧温度一般取相变温度的06507左右。部分铜合金的热轧温度范围见表28所示。2热轧速度为了提高生产率，保证合理的终轧温度应采用高速轧制。但是，热轧过程中硬化和软化过程的转化方向，关键取决于变形速度，而轧制速度是影响热轧变形速表28铜合金热轧温度合金开轧温度，终轧温度，H96、H90800850470700H80、H70、H68750800450700H65、H62750800450700H59、HPB591650800700度的一个重要因素。可见，热轧速度不仅直接影响生产率，还通过变形速度影响金属的塑性。如果提高轧制速度有利于金属塑性增加过程的进行，应提高轧制速度。相反，如果提高轧制速度使金属向塑性减小的过程进行，应降低轧速。对于变速可逆式轧机，开始轧制时为有利于咬入，轧制速度较低，咬入后升速至稳定轧制，轧制速度较高；即将抛出时降低轧制速度，实现低速抛出。这速度有利于减少温降和提高轧机的生产率。生产中根据不同的轧制阶段，确定不同的热轧速度制度。一般可分为3个阶段1开始轧制阶段因为钢锭厚而短，绝对压下虽较大，咬入困难，而且是变铸造组织为加工组织，以免铸锭缺陷引起轧裂，所以采用较低的轧制速度。2中间轧制阶段为了控制终轧温度和提高生产本，只要条件允许，应尽设采用高速轧制。3最后轧制阶段因轧件薄而长，温降大使轧件头尾和中间温差大，为保证产品性能与精度，应根据实际情况选用适当的轧制速度。有色金属热轧时变形速度范围。对重有色金属的变形速度，铜为810S1，黄铜H68、H70、H90为618S1。本设计中热轧机采用500700二辊可逆热轧机，轧制速度为07515M/S。3热轧压下制度江西理工大学生届本科毕业设计（论文）15热轧压下制度主要包括热轧总加工率和道次加工率的确定、轧制道次、立辊轧边及换向轧制等。1总加工率的确定原则大多数有色金属及合金的热轧总加工率可达90以上。当铸锭厚度和设备条件已确定时，确定总加工率的原则如下。1）金属及合金的性质。高温塑性范围较宽，热脆性小，变形抗力低的金属及合金热轧总加工率大，如H62黄铜。2）产品质量要求。供冷轧用的坯料，热轧总加工率应留有足够的冷变形量，以便控制产品性能等；对热轧产品为保证性能要求，热轧总加工率的下限应使铸造组织转变为加工组织。3）轧机能力及设备条件。轧机最大工作开口度和最小轧制厚度差越大，铸锭越厚，热轧总加工率越大，但铸锭厚度受轧机开口度和辊道长度等限制。4）铸锭尺寸及质量。铸锭厚且质量好，加热均匀，热轧总加工率相应增加。2道次加工率的确定原则制定道次加工率应考虑合金的高温性能、咬入条件、产品质量要求及设备能力。不同轧制阶段道次加工率确定的原则如下。1）开始轧制阶段，道次加工率比较小，因为前几道次主要是变铸造组织为加工组织，满足吱入条件。2）中间轧制阶段，随金属加工性能的改善，如果设备能力允许应尽量增大道次加工率。最大道次加工率。3）最后轧制阶段一般道次加工率减小。热轧最后两道次温度较低，变形抗力较大，其压下量应在控制板凸度的基础上，保持良好的板形条件和厚度公差。3立辊轧边和轧制道次有时为了防止热轧裂边，限制宽展，控制轧件宽度，轧制几道次之后来用立辊轧边，并按工艺要求调整立辊的压下量。轧制道次取决于道次加工率的分配。一般总加工率大，道次加工率小，铸锭较宽时，轧制道次数多。在可能的条件下，应减少轧制道次。本设计各计算产品的总加工率见表29所示。表29各计算产品的总加工率计算产品牌号、规格MM轧前厚度，MM轧后厚度，MM总加工率，H6204331511059545H62152101106819381H65082061106819381H65018198110595454热轧时的冷却润滑江西理工大学生届本科毕业设计（论文）161冷却润滑的作用热轧是轧件与轧辊处于高温、高压及高摩擦条件下的轧制过程。热轧时冷却润滑的作用是1）冷却轧辊，减少摩擦，降低能耗，提高生产率；2）防止辊面粘着金属粉末防止粘辊，改善产品表面质量；3）减少辊面磨损及龟裂，增加轧辊使用寿命；4）控制辊型，改善板形。2冷却润滑剂的要求有色金属热轧时使用的冷却润滑剂有3种类型纯油、油水混合物和乳液。纯油中植物油比矿物油的润滑效果好。乳液是由基础油、乳化剂及添加剂组成，先制成乳化油，使用时再加水配制而成。对热轧冷却润滑剂的要求有1）润滑油闪点高，高温润滑性好；2）润滑剂燃烧后不留残灰和油垢；3）较高的油膜强度。油膜强度高，承受轧制压力大而且油膜不破裂，防止粘辊；4）乳液应只有稳定性高、热分离性好、易于破乳及使用周期长等特点。稳定性高，使用过程中油与水不分层。热分离性好，乳液喷到辊面上，温度高使油水分离，油起润滑作用，水起冷却作用。当乳液老化变质报废时，易于破乳，排放不污染环境；5）不腐蚀轧件和轧辊；6）来源广，成本低，使用管理方便，对环境污染小。3冷却润滑剂铜及铜台金一般采用水直接冷却润滑轧辊。因冷却水润滑性能较差，有时还采用涂油或喷油润滑，其润滑剂有机油、机油加煤油及蓖麻油等。锌及锌合金，采用石蜡、石蜡加硬脂、糠油加煤油等，轧辊采用间接水冷法，即冷却水通过空心轧辊控制辊温。4轧液的使用与管理为了达到乳液最佳使用效果，延长使用寿命，降低乳液消耗，生产中，对热轧乳液的正确使用与管理，也是非常重要的。乳液的使用，包括浓度、温度和使用寿命等。乳液浓度是影响乳液使用性能的主要因素之一。随乳液浓度增加，润滑性能变好，但浓度过大，冷却性能变差，又使轧件咬入困难。相反，浓度太小润滑性能变差，轧件容易粘辊，甚至会缠辊。使用温度主要考虑乳液的腐败变质，及满足冷却性能要求，一般控制在5060。当乳液表面有一层发黑的霉变物质，且PH值急剧降低，产品表面恶化时，必须更换。在使用过程中要加强乳液过滤。乳液管理有浓度、水质、PH值及防腐管理等。浓度管理是指拧制乳液浓度在某一范围之内变化。配制乳液应尽量使用硬度较低的工业水。乳液一般呈弱碱性，通常PH值为7590，超过这一范围，对金属腐蚀性较强；PH70，江西理工大学生届本科毕业设计（论文）17乳液易腐败变质。此外，采用杀菌防腐和加强乳液循环系统卫生管理，以取得更大的经济效益。本设计采用的冷却润滑剂是乳液，即浓度为1015水溶液。在使用时提前1小时将乳液加热到4050。5热轧制品的主要缺陷及产生原因热轧制品主要有表面不合、板形不良、厚度超差及机械性能不合等缺陷，分析产生的原因，找出消除措施，对减少热轧废品提高成品率具有重要意义。1表面缺陷制品表面有气泡与起皮、裂纹、裂边、分层或层裂、划伤与擦伤、粘辊等缺陷。气泡与起皮的主要原因是铸锭质量问题。熔铸时含气量高；铸锭表面质量差，或铣面时表面缺陷未消除；铸锭加热温度过高或时间过长；应提高熔铸质量，严格控制铸锭处理工艺。表面裂纹主要与金属性能、冷却润滑及铸锭加热气氛有关。铸造质量，道次压下量分配等也有影响。通过加强冷却润滑，减小摩擦，合理分配道次压下量，减小表层变形；根据金属性能，合理控制铸造工艺和铸锭加热制度，减少铸造裂纹，防止过热出现热轧裂纹。裂边的原因主要是铸锭加热温度低，金属塑性较差，冷却润滑不良，道次加工率太大，或立辊轧边不当，辊型控制不好；出现边部拉应力产生裂边。控制加热温度，加强冷却润滑，适当减小道次加工率，减少或防止热轧裂边。分层或层裂，通常热轧低塑性合金时，道次压下量分配不合理，变形不深透产生表层变形，致使轧件中部出现附加拉应力，产生分层或层裂，严重时会出现“张嘴”。适当增加道次加工率，减少不均匀变形；加强冷却润滑，防止粘辊，沿轧向铸锭头尾呈圆弧形或楔形，人为增加外端作用，防止分层或层裂。划伤与擦伤主要是轧件出辊速度和辊道或卷取机的线速度不同步，卷取时卷得过松或过紧，产生划伤与擦伤。轧辊与辊道或卷取机速度匹配要合理，要经常清擦辊道，给予消除。粘辊是由于金属氧化严重，粘性较大，冷却润滑剂性能较差时产生的。选择性能好浓度适当的冷却润滑剂；安装清辊器，研磨免辊粗糙度要适当；可消除粘辊，提高产品表面质量。2板形不良热轧板形不良主要有侧弯镰刀形、波浪等。侧弯是两边压下不一致；铸锭加热不均；冷却润滑剂沿宽向分布不一致；辊型控制不当；送科不正或不对中产生的。经常测量厚度，检查调整两边压下，正确使用导尺，检查冷却润滑系统是否正常等措施，消除侧弯、波浪，当原始辊型凹度过大，或轧辊温度低，压下量大；冷却润滑剂流量大，会产生两边波浪。相反，则产生中间波浪。根据热轧工艺与板形情况，合理设计与控制辊型，合理分配压下江西理工大学生届本科毕业设计（论文）18量；控制好板宽方向冷却润滑剂流量，使板宽方向压下均匀；及时换辊，提高操作水平，消除波浪。3厚度超差操作不当，铸锭加热温度波动太大，道次压下量分配不当，轧制速度变化太大，测量不准确，会出现厚度超差。根据铸锭温度和辊型，合理调整压下量；经常测量厚度，校对测量仪或千分尺；在升降速时应及时调整压下，严格控制加热温度，防止厚度超差。4标准温度、机械性能不合其产生的主要原因是终轧温度控制不当；或铸锭的化学成分不符合；加热温度不合理等。为使机械性能合格，必须严格遵守热轧工艺制度，合理控制终轧、轧制速度和铸锭加热温度，保证铸锭化学成分符合标准。233铣面因表面缺陷及铸锭内部的气孔、夹渣及裂纹等多聚集于铸锭表面层，常用铣削或刨削的方法将铸锭表面剥去一层，以消除铸锭表面缺陷，这就是铣面。对于不铣面的铸锭局部表面缺陷，一般用钻头、风铲及金属刷等机械方法修理或消除。对于轧制时边部易碎裂的，还应铣侧面。铸锭铣面后应光洁平整，厚度均匀。铣面分单面铣和双面铣两种。单面铣是坯料通过铣床依次只能铣一个面，然后再铣另一面的铣削过程。单面铣削量一般控制在02505MM，黄铜取下限，紫铜取上限。双面铣是坯料通过铣床一次先后铣削上下两个表面的过程，它不仅能铣面，还带立铣装置可以铣边。双面铣削机列结构复杂，投资大，适应大中型工厂。这种铣面机来料来料厚度为620MM，双面铣削量控制为0510MM，另外，引进了水平连铸机列在线双面铣削机，对连铸坯进行铣面或同时铣边。为了保证带材的表面质量，本设计中采用线外双外铣削机列，对热轧后的带材进行铣面，双面铣削量为05MM，若带坯表面质量不好时，可视情况增大铣削深度。234冷轧冷轧是获得并保证产品品质的关键工序。冷轧通常是指金属及其合金再结晶温度以下的轧制过程。冷轧过程产生加工硬化，随着变形程度的增加，材料的强度和变形抗力不断增加，而塑性降低。冷轧的特点是冷轧的产品有均匀的组织和性能，有较高的强度；产品的尺寸精度高，表面品质好，；可通过变形程度和热处理的控制和，获得各种性能和状态的产品；冷轧可生产薄材或箔材。冷轧工艺制度包括冷轧压下制度、冷轧时的张力、冷轧的速度、冷却润滑江西理工大学生届本科毕业设计（论文）19等。1冷轧的分类根据冷轧的目的不同，可将冷轧分为开坯、粗轧、中轧和精轧四种类型。冷轧开坯是对于不适于热轧的合金或水平连铸坯，用冷轧发方法将锭坯轧至356MM的轧制过程；把热轧的412MM的板坯或卷坯，冷轧至26MM的过程叫粗轧；将粗轧后继续加工压薄的冷轧过程叫中轧；把最后轧制成成品的工序称为精轧。成品精轧前的轧制工序叫预精轧，预精轧的制品称做预成品。冷轧过程与热轧不同的是，它可以在不同的轧机上进行，也可以在同一轧机上完成。2冷轧压下制度冷轧压下制度主要包括总加工率的确定和道次加工率的分配。总加工率一般分为两次退火之间的总加工率，称中间冷轧总加工率；为控制产品最终性能及表面质量，所选定的总加工率成为成品冷轧总加工率。（1）中间冷轧总加工率在合金塑性和设备能力允许的条件下，一般尽可能采用大的总加工率，以提高生产率。确定总加工率的原则是1）充分发挥合金塑性，尽可能采用大的总加工率，减少中间道次或其它工序，缩短工艺流程，提高生产率和降低成本。2保证产品质量，防止总加工率过大产生裂边和断带，恶化表面质量。而且总加工率不能位于临界变形程度范围，以免退火后出现大晶粒及晶粒大小不均。3充分发挥设备能力，保证设备安全运转，防止损坏设备部件或烧坏电机等事故出现。生产中，中间冷轧总加工率的大小与设备结构、装机水平、生产力法及工艺要求有关。（2）成品冷轧总加工率成品冷轧总加工率的确定，主要取决于技术标准对产品性能的要求。因此，应根据产品不同状态成性能要求，确定成品冷轧总加工率。1）硬或特硬状态产品，其最终性能主要取决于成品冷轧总加工率。根据技术标准对产品性能的要求，按金属机械性能与冷轧加工率的关系曲线，确定成品冷轧总加工率的范围。然后，经试生产，通过性能检测，确定冷轧总加工率的大小。2半硬状态产品，冷轧总加工率可以根据对其性能的要求，按金属机械性能与冷轧加工率的关系曲线确定；也可以利用冷轧至全硬后的产品，好低温退火控制性能。半硬状态产品，采用加工率控制性能，操作较方便，性能控制较准确且稳定。一般热处理设备较落后，或轧机能力较小及退火工艺要求极严的情况下，大多采用加工率控制性能。采用低温退火控制性能，在设备条件允许江西理工大学生届本科毕业设计（论文）20的情况下，可增大成品冷轧总加工率，减少工序，缩短生产周期；有利于板形及尺寸精度控制。一般现代化水平较高的工厂，大多采用低温退火控制性能。3软状态产品的性能主要取决于成品退火工艺，但退火前的成品冷轧总加工率，对成品退火了艺及最终机械性能，也有很大影响。总加工率越大，再结晶退火温度可相应降低，时间缩短，延伸率较高。软态产品多数用来作深冲或冲压制品。因此除保证强度和延伸率要求之外，还要控制深冲值和一定的晶粒度。深冲值与晶粒度大小有关，所以软态产品应根据第一类再结晶图加工率、退火温度和晶粒度的关系图确定成品冷轧总加工率。4对表面要求光亮的产品，常用抛光轧辊进行抛光轧制。因为不给一定冷轧加工率得不到光洁的表面，而加工率太大也起不到抛光亮面的作用。所以，成品冷轧总加工率应预留一定的抛光轧制加工率3一5左右。（3）道次加工率的分配冷轧总加工率确定之后，应合理分配各道次的加工率。合理分配道次加工率的基本要求是在保证产品质量、设备安全的前提下，尽虽减少道次，大加工率轧制，提高生产率。具体分配道次加工率的一般原则如下。1通常第一道次加工率较大，以充分利用金属塑性，往后随加工硬化程度增加，道次加工率逐渐减小。2保证顺利咬入，不出现打滑现象。轧制厚板带较突出。3分配道次加工率应尽量使各道次轧制压力相接近，对稳定工艺、调整辊型有利，尤其对精轧道次更重要。4保证设备安全运转，防止超负荷损坏轧机部件与主电动机。生产中，根据设备、工艺条件及产品要求，可适当调整道次加工率。本设计各计算产品的中间冷轧总加工率控制在5085的范围内。3冷轧的张力轧制带材必须采用张力。张力通常是指前后卷筒给带材的拉力，或者是机架之间互相作用使带材承受的拉力。张力是靠卷筒与出辊或入辊带材之间的速度差而建立的。张力在轧制过程中发作用归纳起来有以下几点。1能降低单位压力，调整主电机负荷。张力使变形抗力减小，轧制压力降低，能耗下降。前张力使轧制力矩减少，而后张力使轧制力矩增加。当前张力大于后张力，能减轻主电机负荷。2调整张力能控制带材厚度。因为改变张力大小能改变轧制压力，由弹跳方程可知轧出厚度发生变化，因此，调整张力可实现板厚控制。增大张力可使带材轧得更薄，因为张力降低轧制压力，则轧辊弹性压扁与轧机弹跳减小，在不调整压下的情况下，可将轧件进一步压薄。3调整张力可控制板形。张力能改变轧制压力，影响轧辊的弹性弯曲从而改变辊缝形状。因此，通过调整张力大小控制辊型，实现板形控制，此外，张江西理工大学生届本科毕业设计（论文）21力能促使金属沿横向延伸均匀，以获得良好板形。4防止带材跑偏，保证轧制稳定。防止带材跑偏（带材偏离轧制中心线）是实现稳定轧制的重要措施。跑偏将破坏正常板形或尺寸精度，引起人身或设备事故，必须加以控制。5张力为增大卷重，提高轧制速度，实现轧制过程机械化，以及计算机控制创造了有利条件。确定张力的大小应考虑合金品种、轧制条件、产品尺寸与质量要求。一般随合金变形抗力及轧制厚度与宽度增加，张力相应增大。最大张应力不应超过合金的屈服极限，以免发生断带；最小张应力必须保证带材卷紧卷齐。设计中选择张应力值Q（0204）02，厚带或高塑性合金取上限，薄带或低塑性合金取下限。重有色合金薄带冷轧时采用的张应力一般为100200MPA，有的高达250300MPA。前张力与后张力的确定一般后张力大于前张力，带材不易拉断，能防止跑偏，降低轧制压力比较显著。但是，后张力过大增加主电机负荷，使后滑增大可能打滑，来料如卷松会造成擦伤等。相反，前张力大于后张力时，降低主电机负荷，促使变形均匀，有利于控制板性。但是，前张力过大，带材卷得太紧，退火易粘结，轧制易断带。生产中应根据具体情况选择前后张力的大小。轧制过程中要求张力稳定。当卷径增大速度变化未及时补偿，以及工艺因素变化等均导致张力波动。一旦波动较大，会影响板形与厚度精度，严重时甚至断带。因此，为了保证产品质量，实现稳定轧制，必须调整张力。4冷轧速度冷轧速度是指轧辊的线速度，它是冷轧的一个重要参数。轧制速度的大小直接决定轧机的生产率，也是衡量轧制技术水品高低的重要指标。为了提高生产率与确保设备安全，采用低速咬入及抛出，高速稳定轧制制度。目前，国外铜及铜合金最高轧制速度为20M/S，一般轧制速度在1020M/S左右。生产中，成品精轧制最后两个道次为保证板形，采用较低的轧制速度有利于平整；当辊温过高、裂边严重时，应适当降低轧制速度，具体情况应根据具体条件和工艺要求来确定轧制速度。本设计中冷粗轧时轧制速度为1638M/S；冷中轧时轧制速度为1320M/S；冷精轧是轧制速度为3M/S左右。5冷轧时的冷却与润滑冷轧时，加工硬化使金属的变形抗力增加，单位压力较高，能耗增大。金属的变形与摩擦热使轧件和轧辊的温度升高，当加工率大、轧制速度高及压力大时更为突出。而且冷轧产品的精度、性能及表面质量要求高。因此，冷轧时的冷却与润滑对减小摩擦、降低能耗、控制辊温、提高产品质量及轧辊使用寿命，具有重要的意义。江西理工大学生届本科毕业设计（论文）22根据上述的冷轧特点，对冷却润滑剂有较高的要求基础油的粘度要适当；润滑性能良好，摩擦系数小；油膜强度要大，在高压下不破坏，并能均匀附着且附着力较大；不腐蚀轧件和轧辊，并容易去除；闪点要适当；对人体无害；来源广价格低。冷轧的冷却润滑剂，必须根据合金特性、产品质量要求、轧制压力及轧制速度等具体条件，选择不同性能的冷却润滑剂。冷轧重有色金属常用润滑油和乳液进行冷却润滑。目前我国重有色金属冷轧采用全油润滑不多，不少带材轧机采用乳液润滑，但乳液对轧件表面腐蚀性较强，恶化表面质量。所以，国外普遍采用全油冷却润滑，或粗轧用乳液，精轧用全油冷却润滑。高速冷轧时，出现辊温过高、辊温不均及粘辊问题，采用乳液型润滑剂大大改善了冷却及润滑效果，有利于辊型和辊温的控制。传统的乳液是水和310的乳剂配制而成的，乳剂的成分是95105的油酸，5565的三乙醇胺和8583的机油。使用乳液时要注意清除脏物、回收和更换。一般采用循环过滤装置将乳液回收再利用。本设计中冷轧时采用的冷却润滑剂为上述配方的乳液，使用时配制成浓度为24的水溶液。6冷轧的废品冷轧中常出现的缺陷，归纳起来主要有厚度超差、板形不良、表面缺陷及性能不合等。1厚度超差产生厚度超差的原因有当坯料厚度波动太大或超差；坯料热处理后性能不均；压下分配不合理，操作或控制不当；张力不稳定或头尾失张；升降速度时未及时调整压下；润滑冷却不均；测量不准确等均会产生厚度超差。2板形不良冷轧板形不良主要有波浪（单边、中间、两边及侧边）、瓢曲、压折、翘曲及侧弯大等。产生波浪的原因很多，实际生产中可能是其中某一个或几个原因，应视具体情况来分析。压折是不均匀延伸产生的局部折皱，多出现于冷轧薄板带。压折导致擦伤、划伤，易发生断带及擦伤辊面等。压折产生的原因和波浪相似，当料入辊不对中，或卷筒中心偏离轧制中心线；轧制过程突然断带，停车不及时；来料板形不好，压下量太大与辊型不相适应；张力太小或波动太大；润滑不均，辊温过高等，均会产生压折现象。翘曲是冷轧厚板易产生的板形缺陷，它主要是板材上下两面延伸不一致引起的。当两个工作辊径不相等，一般下辊径大于上辊径时轧件上翘，反之向下弯；压下量分配不合理，一般压下量太小易上翘，压下量太大易下弯；上下辊的转速不一致，或上下辊出现轴向错动；上下辊润滑不均或辊温不一致等，均会产生翘曲。侧弯产生的原因与单边波浪相同。江西理工大学生届本科毕业设计（论文）233表面缺陷冷轧中常见的表面缺陷有划伤、擦伤、起皮、裂纹、裂边、分层、辊印、压坑、夹灰、孔洞、腐蚀斑点及油斑及油漆、金属及非金属压入物等。这些缺陷与轧制设备及工艺、轧辊质量、热处理、冷却润滑及操作水平等有关。4性能不合产品机械性能除合金成分、铸造组织之外，主要取决于冷轧加工硬化程度及热处理工艺。硬态、特硬态及加工率控制性能的半硬态产品，主要是成品总加工率控制不严，或坯料和成品厚度波动大导致机械性能不合。对于软态及成品退火控制性能发硬态和半硬态产品，主要是成品退火制度不合理，设备性能较差或者加热时过热、过烧等原因造成的。但与成品退火前的冷轧总加工率大小有关。235热处理1热处理分类本设计中计算产品的热处理比较简单，包括加热、中间退火和成品退火。（1）加热加热主要是用于铸锭的热轧前的加热，目的是改善铸造组织，消除铸造应力，充分用高温下金属的良好塑性和低的变形抗力，提高金属的加工性能和产品的最终性能，。（2）中间退火即冷轧中间坯料退火。冷轧中间坯料退火是为了消除加工硬化，提高金属塑性，降低变形抗力，以利于继续冷轧。绝大多数有色合金在冷轧过程中均要中间退火。为提高中间退火生产率，缩短退火时间，彻底消除加工硬化，退火温度应高于再结晶温度。（3）成品退火即冷轧到成品尺寸后，通过控制退火温度和保温时间来得到不同状态和性能的最后一次退火。其目的是控制产品最终性能，保证产品符合技术标准。成品退火又分为完全退火和低温退火。完全退火用于生产软态产品，其温度比再结晶温度高200300；低温退火在于消除内应力，稳定材料尺寸、形状及性能，以获得硬态或半硬态产品，其温度控制在再结晶温度以下。成品退火工艺制度比中间退火要求更严格。2热处理制度退火制度是根据合金性质、加工硬化程度和产品技术条件的要求决定的。退火的主要工艺参数是退火温度、保温时间、加热速度和冷却方式。退火工艺制度的确定应满足如下三方面的要求保证退火材料的加热均匀，以保证材料的组织和性能均匀；保证退火材料不被氧化，表面光亮；节约能源，降低能耗，提高成品率。因此，铜材的退火工艺制度和所采用的设备应能具备上述条件。如炉子设计合理，加热速度快，有保护气氛，控制精确，调整容易等。（1）退火温度的选择除合金性质、硬化程度外，还要考虑退火目的，如对中间退火则退火温度取上限，并适当缩短退火时间；对成品退火则侧重于保江西理工大学生届本科毕业设计（论文）24证产品品质和性能均匀，退火温度取下限，并严格控制退火温度的波动；对厚规格的退火温度应比薄规格的退火温度要高一些；对装料量大的要比装料量小的退火温度高一些；板材要比带材的退火温度高一些。（2）退火的升温速度要根据合金性质、装炉量、炉型结构、传热方式、金属温度、炉内温度差及产品的要求确定。因为快速升温可提高生产率、晶粒细、氧化少，半成品的中间退火，大都采用快速升温；对于产品退火、装料量少、厚度薄，都采用慢速升温。（3）保温时间炉温设计时，为提高加热速度，加热段的温度比较高，当加热到一定温度后，要进行保温，此时炉温与料温相近。保温时间是以保证退火材料均匀热透为准。（4）冷却方式成品退火大都是进行空冷，中间退火有时可采用水冷，这对于有严重氧化的合金料，可以在急冷下使氧化皮爆裂脱落。3热处理炉内气氛根据产品质量要求、合金性能、炉内介质与板带表面作用的特点，热处理可分为普通热处理、保护性气氛和真空热处